Au-dessus des régions polaires, dans les zones de l’espace où les lignes du champ magnétique terrestre se rejoignent, les plasmas en provenance du Soleil s’épaississent et pivotent, créant ainsi un courant électrique soudain au-dessus de ces régions qui se propage dans les couches supérieures de l’atmosphère : il s’agit là de « l’étincelle » qui déclenche les éclairs de lumière typiques de l’aurore. Ceci a été établi par une nouvelle étude basée sur des simulations effectuées par un supercalculateur informatique. Cette étude pose également les fondements des solutions qui permettront d’atténuer les effets négatifs de ces phénomènes sur les réseaux électriques et les transmissions satellites.

Les « Aurorae » sont faiblement présentes dans le ciel nocturne des régions polaires, mais parfois, ces phénomènes lumineux augmentent soudainement en intensité. Aujourd’hui dans les pages du Journal of Geophysical Research, les chercheurs de l’Université de Kyoto, dirigés par Yusuke Ebihara, professeur en géophysique, ont fourni un modèle physique de l’origine du phénomène majoritairement basé sur une simulation informatique.

Les aurores proviennent du plasma solaire, soit du flux de particules chargées qui atteignent notre planète. Dans les années soixante-dix, on a découvert que lorsque le plasma se rapproche de la Terre, il déclenche un changement dans les lignes de champ magnétique terrestre, d’abord sur le côté éclairé par le soleil, puis sur le côté non éclairé.

Mais le problème est que ce modèle physique n’explique pas la façon dont les éclairs sont produits. Selon certaines théories, cela serait dû à l’accélération du plasma provoquée par la reconnexion des champs magnétiques. Selon d’autres théories l’écoulement des charges électriques à travers l’espace autour de la Terre dévierait, bien que pour des raisons inconnues, afin de traverser la ionosphère, ce qui déclenche alors cette lumière intense et clignotante. Ce sont deux explications plausibles, mais liées à deux pièces de puzzle qui semblent ne pas se correspondre.

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Image de synthèse d’une formation d’aurore au-dessus du pôle nord. Crédit : Université de Kyoto

Sur la base des travaux antérieurs et d’une simulation effectuée par des supercalculateurs informatiques développés par Takashi Tanaka, professeur à l’Université de Kyushu et co-auteur de l’article scientifique, Ebihara a constaté que les plasmas se rejoignent dans l’espace près de la Terre, juste au-dessus des couches supérieures de l’atmosphère, là où les lignes de champ magnétique se reconnectent. Ceci induit une rotation dans le plasma, créant ainsi un courant électrique soudain sur les régions polaires. Celui-ci se propage alors dans la haute atmosphère : il s’agit de « l’étincelle » qui déclenche les éclairs de lumière typiques de l’aurore.

« Il s’agit d’un processus différent, qui diffère de tout ce que les physiciens ont pensé auparavant », a déclaré Ebihara. « Les théories précédentes essayaient d’expliquer les mécanismes individuels tels que la reconnexion des lignes de champ magnétique et des courants électriques tournants, mais elles laissaient apparaître des contradictions lorsque les physiciens essayaient d’expliquer les phénomènes dans leur ensemble », nous explique-t-il.

Le résultat de cette étude, en plus de fournir une explication complète de l’ensemble du processus de formation des aurores polaires, permettra en principe également d’atténuer les problèmes d’interruption des lignes électriques et des communications satellites pouvant être provoqués par les aurores polaires.

 

Aurores boréales et australes vues depuis la station spatiale ISS : spectaculaire !

Rien que pour vous, une vidéo montrant des « Aurora australis » (aurores ayant lieu dans l’hémisphère sud) et « borealis » (hémisphère nord) vues depuis la station spatiale internationale (ISS). Les aurores de ce type sont provoquées par des particules chargées qui entrent dans l’atmosphère, provoquant ainsi la ionisation et l’excitation des constituants atmosphériques lorsqu’elles entrent en collision avec le champ magnétique terrestre.

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